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染料敏化纳米TiO2太阳能电池(DSSCs)是目前太阳能研究中的重要前沿课题，而固态空穴传输层及器件机理是该研究的核心。本论文研究了DSSCs中空穴传输层的导电类型转换过程以及空穴传输性能，对DSSCs中TiO2的表面态以及电荷复合过程进行了研究，通过量子点表面修饰对电荷的复合过程进行了有效的抑制。主要成果为：
(1)以铜酞菁(CuPc)为研究对象，利用扩散光电压谱研究了CuPc与DSSCs中羧酸联吡啶钌(N3)染料的空穴传输过程，证明了CuPc在DSSCs中的电荷传输作用。研究了CuPc层厚度对DSSCs器件的影响，使用阻抗谱对电池的各部分阻抗进行了分析，研究了电池电压和电流改变的因素。结果表明，CuPc膜厚减小有利于器件性能的提高。
(2)利用表面光电压谱研究了芳香溶剂和非芳香溶剂对聚(2-甲氧基-5(2-乙基己氧基)对苯撑乙烯)(MEH-PPV)的导电类型的影响。对芳香和非芳香两类溶剂情况下制得MEH-PPV薄膜的光致电荷产生和分离过程进行了研究，证明了两种情况下MEH-PPV分别呈现出p型和n型导电性。进一步研究了两类溶剂情况下，以MEH-PPV为空穴传输层的DSSCs的性能状况，结果表明，使用p型MEH-PPV的DSSCs效率更高。
(3)证明了碘掺杂的方法将导致MEH-PPV导电类型从n型改变成p型，使用场致表面光电压谱对这一变化进行了阐释。采用碘掺杂的MEH-PPV作空穴传输层，DSSCs的效率提高了5倍。
(4)使用扩散光电压谱对多孔TiO2膜的表面态进行了研究，探讨了光致电荷的产生及分离过程。在TiO2膜孔隙中原位制备了PbS量子点，实验证明PbS量子点能有效地抑制TiO2的表面态，进而对电池的反向复合过程起到很好的抑制作用。利用量子点修饰抑制复合的方法，使准固态电池的效率提高了20％，使全固态电池的效率提高了2.5倍，并且获得了高达840mV的开路电压。